简支T梁基础工程课程设计计算书

1、基础工程课程设计计算书1设计资料1.1初始条件东莞市常虎高速公路某高架桥梁，上部构造采用装配式钢筋混凝土简支T梁，标准跨径25m，计算跨径24.3m。桥面宽度为米，参照公路桥梁地基基础设计规范进行设计计算。1.2设计荷载公路一级，人群荷载3.5。后台填土高度为8.5米。桥台竖直反力8676KN。1.3材料台帽、耳墙、台身和基础（承台）为20号钢筋混凝土。；后台及溜坡填土的；填土的内摩擦角粘聚力。1.4地质资料，上部尺寸图1结构尺寸图图中的H=5.4m，d=0.35m2基础类型的选择由于采用浅基础的时候，其基础深度不会超过5米，一般在3米左右，但是，此处地形在5米深度内承载力很小，根本不能满足桥

2、台稳定性的要求，故在此处选择桩基础作为承台基础。 另外，由于底下土层的极限摩阻力很小，不能满足要求，此外，在距离地层表面11.2m的地方含有承载力很大的持力岩层，故在本地形时，柱桩基础是最好的选择。3荷载计算3.1 上部构造恒载反力及桥台台身、基础上的土重计算图2结构分块图表1恒载计算表恒载计算表序号计 算 式竖直力p(KN)对基础中心轴 偏心距 e(m)弯距M(KN.m)备注128.133.27-91.99弯距正负值规定如下：逆时针方向取“-”号；顺时针方向取“+”号。244.062.7-118.96319.381.45-28.104637.131.45-923.8459.90.65-6.4

3、46577.170.65-375.167291.60.4116.648453.60.9-408.2491707.651.422424.86序号计 算 式竖直力p(KN)对基础中心轴 偏心距 e(m)弯距M(KN.m)10642.61.85-1188.811122050.000.00122238.080.39-872.8513211.140.39-82.3414上部构造恒载86760.75-6507.00各序号含义及承台尺寸的设计见图。3.2土压力的计算土压力按台背竖直，；填土内摩擦角，台背（圬工）与填土间的外摩擦角计算；台后填土为水平，。3.2.1台后填土表面无活载时土压力的计算台后填土自重所

4、引起的主动土压力计算式为式中：=17.00kN/；B为桥台的有效宽度取2.4m；H为自基底至台土表面的距离等于10m；为主动土压力系数 =0.246 所以 其水平向的分力离基础底面的距离：对基底形心轴的弯距为在竖直方向的分力=作用点离基底形心轴的距离：对基底形心轴的弯距：3.2.2台后填土表面有汽车荷载时由汽车荷载换算的等代均布土层厚度为：式中：为破坏棱体长度，对于台背为竖直时，而所以有又因为在破坏棱体内只能放一辆重车，因是4车道，故：则台背在填土连同破坏棱体上车辆荷载作用下引起的土压力为其水平向的分力离基础底面的距离：对基底形心轴的弯距为在竖直方向的分力=作用点离基底形心轴的距离：对基底形心

5、轴的弯距：3.2.3台前溜坡填土自重对桥台前侧面上的主动土压力在计算时，以基础前侧边缘垂线作为假想台背，土表面的倾斜度以溜坡坡度为1：1.5算得，则基础边缘至坡面的垂直距离为 m，取为土的内摩擦角35，主动土压力系数为：则主动土压力为：在水平方向的分力：作用点离基础底面的距离：对基底形心轴的弯距为竖直方向的分力作用点离基底形心轴的距离对基底形心轴的弯距为3.3支座活载反力计算 按下列情况进行计算支座反力：第一，桥上有汽车及人群荷载，台后无活载；第二，桥上有汽车及人群荷载，台后也有汽车荷载，而重车在台后填土上。下面分别计算：3.3.1桥上有汽车及人群荷载，台后无活载3.3.1.1 汽车及人群荷载

6、反力桥跨上的汽车荷载布置采用等代荷载与反力影响线面积乘积求得，如图2所示图3荷载布置图所以有，支座反力 人群荷载的支座反力 支座反力作用点离基底形心轴的距离：对基底形心轴的弯距：3.3.1.2汽车荷载制动力计算一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值为车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算，但不小于165kN。四车道为一个设计车道的2.68倍。根据桥墩计算结果，得一个设计车道的制动力标准值为取165kN四车道的制动力标准值为3.3.2桥上、台后均有汽车荷载，且车辆在台后3.3.2.1 汽车及人群荷载反力 由于支座作用点在基底形心轴的左侧，为了使在活载的作用下得到最大的顺时针向的力

7、矩，因而将重车后轴贴近桥台的后侧边缘，使得在桥跨上的活载所产生的逆时针向的力矩为最小，得荷载布置如图3所示：图4荷载布置图则汽车支座反力人群荷载的支座反力 支座反力作用点离基底形心轴的距离：对基底形心轴的弯距：3.3.2.2汽车荷载制动力计算同上，摆动支座支座应计算的制动力为：3.3.3桥上无汽车荷载且台后有汽车荷载此时，将车辆荷载转化为均布土层，与前面计算有车辆荷载作用下台背产生的主动土压力一样。3.4支座摩阻力计算摆动支座摩擦系数取，则支座摩阻力为：对基底的形心弯距为（方向按组合荷载组合需要来决定）因为摩阻力大于制动力，所以以后的计算以摩阻力作为控制计算。3.5荷载组合荷载组合共分为3种情

8、况1.桥上有活载，后台无汽车荷载2.桥上有活载，后台也有汽车荷载3.桥上无活载，后台有汽车荷载荷载组合系数如下：承载力极限状态基本组合：1.2*永久作用+1.4*汽车活载+0.6*（人群+汽车土压力+支座摩阻力）正常使用极限状态长期效应组合：永久作用标准值+0.4*汽车荷载（不计冲击力）+0.4*人群荷载短期效应组合：永久作用标准值+0.7汽车荷载（不计冲击力）+1.0*人群荷载+1.0*其他表2荷载组合汇总表荷载类型荷载工况水平力（kN）竖直力（kN）弯矩（kNm）永久作用17244.64-6566.43台后自重土压力501.96158.27（汽车+土重）土压力622.43196.25台前土

9、压力-107.2175.06-213.34+157.63支座摩阻力433.803687.30汽车+人群11033.34（车）+85.05（人）-(1033.34+85.05)0.75=-838.752341.90（车）+85.05（人）-(341.90+85.05)0.75=-320.2134荷载工况荷载组合方式1基本组合733.9822805.64-11472.67长期组合568.2718209.86-8574.43短期组合828.5518544.74-2580.612基本组合878.5421886.20-10093.95长期组合688.7417972.122-4872.01短期组合949.

10、0218100.21-2755.703基本组合618.26421382.02-7477.92长期组合515.2217818.35-6231.60短期组合515.2217818.35-6231.60因此，可得工况1的基本组合为最不利情况，取该组数据进行验算。4桩径和桩长的拟定本方案采用就地钻孔灌注钢筋混凝土桩，桩身为实心断面，钻孔灌注桩设计直径1m，以冲抓锤施工。另外，根据地质条件及施工的需要，桩基础采用低承台基础，桩为嵌岩桩。由于持力层深度的关系，桩长初步拟订为17m，其中，深入持力层5.8m，满足相关规范的要求。 5基桩根数及平面布置5.1桩的数目确定根据地基基础规范，支承在基岩上或嵌入基岩

11、内的钻（挖）孔桩、沉桩的单桩轴向受压承载力容许值可用下式计算。不考虑冲刷，则冲刷线以地面线计算式中-单桩轴向受压承载力容许值（kN）：-根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的端阻发挥系数：-桩端截面面积（m2），对于扩底桩，取扩底截面面积； -桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值（kPa），黏土质岩取天然湿度单轴抗压强度标准值，当小于2MPa时按摩擦桩计算；为第i层的值：-根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的第i层岩层的侧阻发挥系数：u-各土层或各岩层部分的桩身周长（m）：-桩嵌入各岩层部分的厚度（m），不包括强风化层和全风化层； m-岩层的层数，不包括强风化层和全风化层；-覆盖层土的测阻力发挥系

12、数：-各土层的厚度：-桩侧第i层土的侧阻力标准值（kPa）：n-土层的层数，强风化和全风化岩层按土层考虑。 桩周长，桩端截面面积由钻孔资料得桩端岩层较破碎，取0.5，由于为钻孔桩，降低20%采用，取0.4，取0.04，降低20%采用，取0.032，取3000kPa，取0.8，所以考虑偏心荷载时各桩受力不均而适当增加桩数的经验系数，取则桩的根数，取8根5.2桩的间距的确定 由于，通常钻孔成孔的，支撑或嵌固在岩层的柱桩中心间距不得小于2.0倍的成孔直径。即。另外，为了避免承台边缘距桩身过近而发生破裂，并考虑到桩顶位置允许的偏差，边桩外侧到承台边缘的距离，对桩径小于或等于1.0m的桩不应小于0.5倍

13、的桩径，且不小于0.25m，对大于1.0m的桩径不应小于0.3倍的桩径并不小于0.5m。因此，在本设计中，设计最小桩距为2.5m5.3桩的平面布置桩数确定后，根据桩基受力情况选用两排桩桩基，其形式采用行列式，有利于施工，同时这种布置可以尽量使桩受力均匀，发挥每根桩的承载能力。桩群横截面的重心与荷载合力作用点接近，桥墩桩基础中基桩采取对称布置，桩柱布置使盖梁发生的正负弯距接近，减少承台所承受的弯曲应力。桩的排列方式见下图。图5桩平面布置图6桩基础内力的计算6.1桩的计算宽度6.2桩的变形系数a，由于地面以下，m取40MN/；6.3换算深度桩在地面线以下深度h=14m，其换算深度为：，故按弹性桩计

14、算。6.4桩顶刚度系数、值计算 由于其中 ；h=17.0m；由于为柱桩，所以有;；按桩中心距计算面积,取，=4.91= =0.82EI已知：查表得：；。所以有，=0.336EI=0.506EI6.5计算承台底面原点o处位移=所以有， =6.6计算作用在每根桩顶上作用力竖向力=0.82EI（1.25）=3905.39KN或1796.02KN。水平力=0.363EI-0.336EI=91.75kN弯距0.506EI-0.336EI校核：=8=734kN=733.98kNkN.m=11472.67=22805.64kN6.7计算地面处桩身弯距、水平力及轴力6.8计算地面以下深度Z处桩身截面弯距与水平

15、压应力 由于有有桩身弯距式中的无量纲系数，可以根据由有关的表格查取。所以有，值的计算如下表：表3Z0.0004010.00115.76115.760.170.140.09960.999715.65115.73131.370.340.240.1970.998130.95115.54146.490.510.340.29010.993845.58115.04160.620.680.440.37740.986259.29114.16173.450.860.540.45750.974671.88112.82184.701.030.640.52940.958683.17110.97194.141.200.

16、740.59230.938293.05108.61201.661.370.840.64560.9132101.43105.71207.141.540.940.68930.8841108.29102.34210.641.71140.72310.8509113.6098.50212.101.881.140.74710.8141117.3794.24211.612.051.240.76180.7742119.6889.62209.302.231.340.76760.7316120.5984.69205.282.401.440.7650.6869120.1979.52199.702.571.540.7

17、5470.6408118.5774.18192.752.741.640.73730.5937115.8368.73184.563.081.840.68490.4989107.6057.75165.353.42240.61410.406696.4847.07143.553.772.240.53160.320383.5237.08120.604.452.640.35460.175555.7120.3276.035.14340.19310.07630.348.8039.135.993.540.05080.01357.981.569.54水平压应力： 式中的无量纲系数，可以根据由表格查取。所以有，值的

18、计算如下表：表4Z0.00042.44071.6210.000.000.000.210.142.27871.45096.786.7813.570.430.242.11781.290912.6112.0724.680.640.341.95881.140817.4916.0033.490.850.441.80271.000621.4618.7140.171.070.541.65040.870424.5620.3444.911.280.641.50270.749826.8421.0347.871.490.741.36020.638928.3420.9149.251.700.841.22370.537

19、329.1420.0949.231.920.941.09360.444829.3018.7148.012.13140.97040.361228.8916.8845.772.341.140.85440.286127.9814.7142.692.561.240.74590.219126.6412.2938.932.771.340.6450.159924.969.7234.682.981.440.55180.107923.007.0630.063.201.540.46610.062920.814.4125.223.411.640.38810.024218.481.8120.293.841.840.2

20、593-0.035713.89-3.0010.894.26240.147-0.07578.75-7.081.674.692.240.0646-0.09944.23-10.22-5.995.542.64-0.0399-0.1114-3.09-13.54-16.636.3934-0.0874-0.0947-7.81-13.28-21.097.463.54-0.105-0.057-10.94-9.33-20.278.5244-0.1079-0.0149-12.85-2.79-15.63具体如图所示：图6桩身弯矩图图7桩身水平压应力图7桩基础内力验算7.1桩顶纵向水平位移验算桩在地面处水平位移与转角和

21、=水平向右<6mm，符合规定。符合规范的相关要求7.2群桩基础承载力验算 由于采用嵌岩柱桩，因此，可以认为群桩起初的承载力等于各桩承载力之和所以，群桩基础承载力无软弱下卧土层，所以不需要验算，群桩基础承载力满足要求。7.3群桩基础沉降演算 由于是采用嵌岩柱桩，地基底部沉降不大，其沉降量可忽略不计。故不需要验算。7.4承台计算741 桩顶处的局部受压验算由其中 ，所以有又因为，其中=1.00，=1.00，=1.2。所以有满足要求7.4.2桩对承台的冲剪验算 桩深入承台深度为0.5m，钢筋保护层取35mm，则承台的有效高度为：1.5-0.05-0.0351.415m=1415mm，换算桩截面边宽为0.8d=0.8m如基桩布置图所示，可得剪切系数冲切系数，因为h=1500mm，所以，所